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性能 液體絕緣材料均具有優(yōu)良的電氣性能,即擊穿強(qiáng)度高,介質(zhì)損耗角正切(tanδ)小,絕緣電阻率高,相對(duì)介電常數(shù)εb小(電容器中為了增大儲(chǔ)能則要求εb大);其次是具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能。如汽化溫度高,閃點(diǎn)高,盡量難燃或不燃;凝固點(diǎn)低,合適的粘度和粘度-溫度特性;熱導(dǎo)率大,比熱容大;熱穩(wěn)定性好,耐氧化;在電場(chǎng)作用下吸氣性小;它和與之接觸的固體材料之間的相容性要好;毒性低、易生物降解。還要求來源廣、價(jià)格低。開關(guān)油還要求在電弧作用下生成的碳粒少、易分散、沉淀快。超高壓變壓器油則要求油的流動(dòng)產(chǎn)生的靜電荷少。

采取精制處理清除油中的雜質(zhì)和水分,可以提高油的絕緣性能。常用的方法是用白土(Al2O3·mSiO2·nH2O)、硅膠或活性氧化鋁等吸附劑進(jìn)行吸附精制,亦可用溶劑精制或電凈化。為抑制絕緣油的老化,應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的散熱,隔絕空氣并添加抗氧劑。20世紀(jì)60年代初發(fā)展的油中氣體分析(氣相色譜)技術(shù),可對(duì)變壓器進(jìn)行異常監(jiān)測(cè)與診斷,以確保其安全運(yùn)行。

分類 液體絕緣材料可按其極性分為弱極性、非極性、極性、強(qiáng)極性等幾類。弱極性和非極性液體絕緣材料(以礦物油為代表)的固有電偶極矩小,相對(duì)介電常數(shù)εb約為2.2,接近于折射率n的平方(εb≈n2)。εb隨溫度的升高略有下降,與電壓的頻率無關(guān),εb的溫度系數(shù)和它的體積膨脹系數(shù)有相同數(shù)量級(jí)。介質(zhì)損耗主要來自電導(dǎo)。由于極性小,不易吸附雜質(zhì),或吸附雜質(zhì)后易于精制,因此電導(dǎo)率γ和tanδ可較小。溫度升高,載流子的活化能增大,故γ和tanδ隨溫度升高而增大。tanδ與電壓的頻率成反比。極性液體絕緣材料的固有電偶極矩大,故εb較大,一般為3~7。強(qiáng)極性液體絕緣材料的εb更大。由于存在較大的本征離子電導(dǎo),且易吸附雜質(zhì),故γ和tanδ較大。由于存在偶極損耗,使tanδ和溫度、電壓頻率的關(guān)系出現(xiàn)峰值,使用中應(yīng)注意避開峰值的溫度和頻率。純凈液體的擊穿主要是碰撞電離擊穿和氣泡擊穿,因而密度大的液體擊穿強(qiáng)度較高;升溫使密度減小,擊穿強(qiáng)度降低;減薄油層可提高擊穿強(qiáng)度;隨著電壓作用時(shí)間的減少與環(huán)境壓力的提高,擊穿電壓提高。工程液體絕緣材料因含氣、水和雜質(zhì),在電場(chǎng)作用下易形成跨越電極間的汽泡(氣橋)、水泡(水橋)、雜質(zhì)(雜質(zhì)橋),從而使擊穿電壓降低。祛氣、脫水、濾除雜質(zhì)可以提高絕緣油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。處理完善的絕緣油,在標(biāo)準(zhǔn)電極(電極直徑為25毫米,極間距離為2.5毫米,電極邊緣曲率半徑為2毫米)中擊穿電壓約為35~70千伏。

液體絕緣材料按材料來源可分為礦物絕緣油、合成絕緣油和植物油 3大類。工程技術(shù)上最早使用的是植物油,如蓖麻油、大豆油、菜籽油等,至今仍在使用。蓖麻油是優(yōu)良的脈沖電容器的浸漬劑,與菜籽油一樣,都可用于金屬化電容器。為滿足各種電工設(shè)備的不同要求,又開發(fā)了多種類型的合成絕緣油,并得到廣泛應(yīng)用,如供高溫下使用的硅油以及十二烷基苯、聚丁烯油等。但工程上使用最多的仍然是礦物絕緣油。